厭氧甲烷氧化古細菌產生的甲烷占全球甲烷排放量的三分之二，其中很大一部分來自海洋沉積物和哺乳動物微生物群。在這個過程中，甲基輔酶M還原酶（MCR）通過催化2-甲基巰基乙磺酸酯（CoM）和7-硫代庚酰硫氨酸磷酸（CoB）的可逆相互轉化為CoB–CoM雜二硫化物和甲烷而發(fā)揮核心作用。MCR3是一個大小為300 kDa的(αβγ)2蛋白復合物，它需要獨特的F430輔因子和翻譯后修飾，翻譯后修飾產生的5-C-(S)-甲基精氨酸能調節(jié)其活性位點的反應性。
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一種新型的B12（鈷胺素）依賴自由基SAM超家族蛋白Mmp10已被證明能催化這種關鍵的翻譯后修飾。迄今為止，B12依賴的自由基SAM酶是唯一已知的能夠催化甲基轉移到sp3-C的生物催化劑，然而還沒有關于對這類酶的結構深入研究的報道。
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有鑒于此，Université Paris-Saclay的Olivier Berteau團隊報道了一種獨特的B12依賴自由基SAM酶Mmp10的光譜研究和原子分辨率結構。Mmp10的結構揭示了其具有獨特的四個金屬中心和關鍵的催化結構特征：以一種獨特的方式由兩個結構域和一個鐵環(huán)組成，并存在一個協(xié)調單個核鐵的環(huán)，類似于紅氧還蛋白鐵環(huán)。
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Mmp10中B12結合結構域由4個β鏈和7個α-螺旋組成。這個結構域包含了維系鈷胺二甲基苯丙咪唑(DMB)尾部的大部分極性鍵。此外，結構顯示，沒有發(fā)現(xiàn)典型的B12結合基序，如His-on（DXHXXG）和SXL基序，而是在[4Fe–4S]簇和鈷胺素之間發(fā)現(xiàn)了SAM（或SAH）和Y23殘基。Y23與四吡咯C8側鏈和F24通過π-π相互作用，其羥基距離鈷原子4.8?(上軸向配位)，表明Y23對鈷的反應性起調節(jié)作用。
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最后，通過結合電子順磁共振波譜、結構生物學和生物化學，該項研究闡明了B12依賴的自由基SAM酶超家族催化具有化學挑戰(zhàn)性的烷基化反應的機制，并確定了獨特的活性位點重排，為SAM輔因子在自由基和親核化學中的雙重用途提供了結構上的理論基礎。
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參考文獻：Crystallographic snapshots of a B12-dependent radical SAM methyltransferaseDOI: 10.1038/s41586-021-04355-9原文作者：Cameron D. Fyfe, Noelia Bernardo-García, Laura Fradale, Stéphane Grimaldi, Alain Guillot, Clémence Brewee, Leonard M. G. Chavas, Pierre Legrand,Alhosna Benjdia ? & OlivierBerteau ?
